V²poΦtovΘ prost°edφ Matlab pat°φ mezi programovΘ prost°edky, s nimi₧ se v souΦasnosti setkß v podstat∞ ka₧d² student technicky zam∞°enΘ vysokΘ Ükoly. Univerzitnφ p∙da p°edstavuje vÜak pouze jedno z mo₧n²ch vyu₧itφ tohoto univerzßlnφho systΘmu.
Vzhledem k rozsßhlosti Matlabu a faktu, ₧e jsme se mu v Chipu zatφm p°φliÜ Φasto nev∞novali, rozhodl jsem se tuto recenzi rozd∞lit do dvou dφl∙. Prvnφ Φßst bude v∞novßna obecnΘmu popisu celΘho programovΘho balφku, druhß ji₧ bude zam∞°ena konkrΘtn∞ na aktußlnφ verzi 6.1
Filozofie systΘmu
Motto "Matlab - The Language of Technical Computing", je₧ se jako nit vine cel²m produktem, ji₧ samo o sob∞ mnohΘ dßvß tuÜit. Na Matlab se toti₧ nelze dφvat jako na klasick² program typu tabulkovΘho Φi textovΘho editoru, ale jako na komplexnφ systΘm s rozsßhl²mi mo₧nostmi rozÜi°ovßnφ. Zßklad balφku je tvo°en samotn²m Matlabem, obsahujφcφm v²poΦetnφ jßdro pro numerickΘ v²poΦty, jeho₧ slu₧eb vyu₧φvajφ rozÜi°ujφcφ moduly - tzv. toolboxy. Prßv∞ modulßrnφ koncepci systΘm do jistΘ mφry vd∞Φφ za sv∙j ·sp∞ch. V²robce programu - americkß spoleΦnost MathWorks - vsadil na osv∞dΦenou kartu: aktivitu v²vojß°∙ t°etφch stran. Dφky tomu vznikly desφtky profesionßlnφch toolbox∙ pro nejr∙zn∞jÜφ profesnφ zam∞°enφ - namßtkou jmenujme nap°φklad nßvrh CDMA sφtφ, °φdicφch systΘm∙ Φi DSP procesor∙.
Matlab
Zßkladem celΘho systΘmu je tedy ji₧ zmi≥ovan² Matlab. Tento nßzev nebyl zvolen nßhodou, vznikl zkratkou slov MATrix LABoratory. Elementßrnφm datov²m objektem programu je toti₧ matice - ta vÜak m∙₧e v pojetφ Matlabu reprezentovat krom∞ dat i funkci komplexnφ prom∞nnΘ Φi systΘm v jeho r∙zn²ch matematick²ch reprezentacφch. S daty lze provßd∞t nejr∙zn∞jÜφ matematickΘ operace, je₧ jsou zalo₧eny na algoritmech numerickΘ matematiky. Matlab lze takΘ vyu₧φt ke sb∞ru dat - bu∩ importem ji₧ nam∞°en²ch vzork∙, nebo p°φm²m sb∞rem z m∞°icφ karty. Zpracovanß data lze dφky v²konnΘmu grafickΘmu jßdru prezentovat v grafickΘ podob∞ ve form∞ nejr∙zn∞jÜφch 2D a 3D graf∙. B∞hem n∞kolika sekund tak lze v Matlabu provΘst nap°φklad FFT anal²zu nasnφmanΘho signßlu a z grafickΘ podoby spektra vyvodit p°φsluÜnΘ zßv∞ry.
Co by to vÜak bylo za v²vojovΘ prost°edφ, kdyby vedle interaktivnφho zp∙sobu prßce neumo₧≥ovalo tvorbu program∙? Z tohoto d∙vodu lze v Matlabu vytvß°et tzv. M-funkce, v nich₧ m∙₧eme vyu₧φvat veÜkerΘ schopnosti systΘmu. Takto vytvo°enΘ programy m∙₧eme nßsledn∞ zkompilovat do jazyka C a pro slinkovßnφ s knihovnami Matlabu distribuovat koncov²m u₧ivatel∙m. Ti tak mohou poznat v²hody tohoto v²poΦetnφho prost°edφ bez nutnosti jeho nßkupu.
Toolboxy
Samotn² Matlab vÜak p°edstavuje pouze ÜpiΦku ledovce. Prßv∞ pod hladinou se ukr²vß to, co Matlab proslavilo nejvφce - toolboxy. ╚estnΘ mφsto si mezi nimi vydobyl p°edevÜφm Simulink, jemu₧ se v poslednφ dob∞ stßvß siln²m partnerem toolbox Stateflow.
Jak u₧ se dß odtuÜit z nßzvu prvnφho z nich, je urΦen pro simulaci: v tomto p°φpad∞ spojit²ch a diskrΘtnφch systΘm∙. Stateflow tuto nabφdku dopl≥uje o udßlostmi °φzenΘ systΘmy, p°i jejich₧ modelovßnφ vyu₧φvß teorii koneΦn²ch automat∙. Prßce v obou z nich je odliÜnß od "programßtorsky" orientovanΘho Matlabu - u₧ivatel si vytvß°φ model systΘmu vizußln∞, p°etahovßnφm jednotliv²ch p°edem p°ipraven²ch komponent systΘmu na pracovnφ plochu. Tyto souΦßsti pak podle struktury ₧ßdanΘho systΘmu pospojuje, doplnφ o p°φpadn² generßtor vstupnφho signßlu a komponentu pro grafickou prezentaci v²stupu a zahßjφ simulaci. Dφky vizußlnφmu p°φstupu tak zvlßdne tvorbu modelu po krßtkΘ instruktß₧i i Φlov∞k, kter² o problematice modelovßnφ nemß ₧ßdnΘ odbornΘ znalosti. To na druhou stranu n∞kdy svßdφ k bezmyÜlenkovitΘ tvorb∞ model∙ bez znalosti jejich matematickΘho pozadφ - co₧ vÜak u₧ samoz°ejm∞ nenφ chyba Matlabu.
Dφky modulßrnφ koncepci jsou na bßzi Simulinku zalo₧eny dalÜφ toolboxy - t°eba ji₧ zmi≥ovan² nßstroj pro nßvrh struktury mobilnφch sφtφ. ZajφmavΘ mo₧nosti p°edstavuje kombinace toolbox∙ Stateflow a Simulink. Dφky jejich spojenφ lze spojit² model °φzenΘho systΘmu vytvo°en² v Simulinku doplnit o °φdicφ logiku navr₧enou ve Stateflow a cel² takto navr₧en² systΘm podrobit simulaΦnφmu experimentu.
Osobnφ zkuÜenosti
S Matlabem jsem se poprvΘ setkal v prvnφm roΦnφku svΘho studia na technice a musφm p°iznat, ₧e mne na prvnφ pohled nezaujal. StrohΘ okno s p°φkazov²m °ßdkem mne - jako₧to Φlov∞ka zvyklΘho na grafickΘ vymo₧enosti Windows - neoslnilo. Prvnφ dojem vÜak klame, za touto pro n∞koho nep°φv∞tivou slupkou se skr²vß velice mocn² nßstroj. V prvnφch letech studia jsem ocenil jeho vizualizaΦnφ schopnosti (kdo u₧ n∞kdy pot°eboval sestrojit graf slo₧it∞jÜφ funkce dvou prom∞nn²ch, ten vφ, o Φem mluvφm), pozd∞ji jsem jej upot°ebil p°i prßci s polynomy a integrßlnφmi transformacemi. Modelovßnφ dynamick²ch systΘm∙ zφskalo dφky Simulinku zcela nov² rozm∞r a uÜet°ilo mi mnoho Φasu p°i experimentovßnφ na analogov²ch poΦφtaΦφch v laborato°i. P°φnos Matlabu pro v²uku technicky zam∞°en²ch systΘm∙ je nesporn², student si pod mnohdy nezß₧ivn²mi pojmy dφky Matlabu dokß₧e p°edstavit koneΦn∞ n∞co praktickΘho.
Podpora
U tak rozsßhlΘho produktu, jak²m Matlab bezesporu je, je vφce ne₧ kde jinde d∙le₧itß podpora u₧ivatel∙. ╚esk² distributor - spoleΦnost Humusoft - je v tomto p°φpad∞ zß°n²m p°φkladem toho, jak by m∞la vypadat spoluprßce distributora s koncov²mi u₧ivateli. Ji₧ n∞kolik let je v Praze po°ßdßna konference, na nφ₧ jsou prezentovßny p°φklady ·sp∞ÜnΘho nasazenφ Matlabu v praxi. V jeden den je tak mo₧nΘ spat°it aplikace systΘmu v nejr∙zn∞jÜφch odv∞tvφch lidskΘ Φinnosti, od regulace p°es ekologii a₧ k v∞deck²m experiment∙m. Osobn∞ jsem se z·Φastnil lo≥skΘho setkßnφ u₧ivatel∙ a musφm p°iznat, ₧e jeho atmosfΘra pohltφ i Φlov∞ka, jen₧ do skupiny skalnφch p°φznivc∙ Matlabu rozhodn∞ nepat°φ. DalÜφm zdrojem informacφ pro u₧ivatele v ╚echßch je diskusnφ skupina, na jejφ₧ sprßv∞ se podφlφ Humusoft ve spoluprßci s ┌stavem v²poΦetnφ a °φdicφ techniky VèCHT v Praze.
P°φÜt∞
Ve druhΘ Φßsti Φlßnku se budeme v∞novat ji₧ slibovan²m p°φnos∙m poslednφ verze pro platformu Windows i Unix. Na svΘ si tedy p°ijdou hlavn∞ u₧ivatelΘ, kte°φ ji₧ s Matlabem pracujφ. Pokud vßs tento systΘm zaujal, pak vßm doporuΦuji prohlφdku Chip CD 10/01, kde naleznete vedle obrßzk∙ recenzovanΘ verze i krßtkΘ videosekvence a informaΦnφ materißly ve formßtu PDF.
